理學院

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學院概況

理學院設有數學系、物理學系、化學系、生命科學系、地球科學系、資訊工程學系6個系(均含學士、碩士及博士課程),及科學教育研究所、環境教育研究所、光電科技研究所及海洋環境科技就所4個獨立研究所,另設有生物多樣性國際研究生博士學位學程。全學院專任教師約180人,陣容十分堅強,無論師資、學術長現、社會貢獻與影響力均居全國之首。

特色

理學院位在國立臺灣師範大學分部校區內,座落於臺北市公館,佔地約10公頃,是個小而美的校園,內含國際會議廳、圖書館、實驗室、天文臺等完善設施。

理學院創院已逾六十年,在此堅固基礎上,理學院不僅在基礎科學上有豐碩的表現,更在臺灣許多研究中獨占鰲頭,曾孕育出五位中研院院士。近年來,更致力於跨領域研究,並在應用科技上加強與業界合作,院內教師每年均取得多項專利,所開發之商品廣泛應用於醫、藥、化妝品、食品加工業、農業、環保、資訊、教育產業及日常生活中。

在科學教育研究上,臺灣師大理學院之排名更高居世界第一,此外更有獨步全臺的科學教育中心,該中心就中學科學課程、科學教與學等方面從事研究與推廣服務;是全國人力最充足,設備最完善,具有良好服務品質的中心。

在理學院紮實、多元的研究基礎下,學生可依其性向、興趣做出寬廣之選擇,無論對其未來進入學術研究領域、教育界或工業界工作,均是絕佳選擇。

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    拖曳對國小生理解四邊形包含關係之研究
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2020-04-??) 蔡淑君; 許慧玉; 鄭英豪; 陳建誠; Shu-Chun Tsai, Hui-Yu Hsu, Ying-Hao Cheng, Jian-Cheng Chen
    本研究旨在探討動態幾何環境之拖曳行為如何影響學生理解不同四邊形間的包含關係。從三位五年級學生個案資料分析得知:第一,即使學生能在紙筆測驗正確回答四邊形定義,動態幾何環境圖形的呈現方式仍會改變他們對於定義的想法。第二,從分析學生在動態幾何環境拖曳,區別出六種不同認知行為和思維類別:(1)認為拖曳無法窮盡各種圖形;(2)關注圖形外觀;(3)微幅調度;(4)以特定性質為目標;(5)結合表格分析策略;(6)從一般例到特例。不同拖曳行會影響學生後續是否成功建構四邊形的包含關係。第三,研究提出學生不同判定四邊形關係的思維模式,包括分類思維、交集思維和包含思維。依據研究結果,本文進一步提出動態幾何環境拖曳和包含關係的研究和教學相關建議。
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    探討雙重鷹架在多重表徵的動態幾何環境中對解題過程之影響-以二元一次方程式為例
    (2012) 黃卉珍
      培養學生具備問題解決的能力,是學習數學的主要目的。透過多重表徵的使用,除了能幫助學生理解概念,更能進一步協助問題解決的過程。故本研究先利用學習單作為學生理解多重表徵的鷹架,再使用多重表徵以作為問題解決的鷹架,進而分析不同數位教材與學習單的使用下,不同先備知識學生的學習表現與解題過程之差異。其中表徵方式分為常用表徵(方程式、靜態圖形、數對)與附加表徵(常用表徵、表格、動態圖形);而學習單分為一般型(概念理解、情境問題解決)與轉譯型(概念理解、表徵轉譯、情境問題解決)。   本研究以「二元一次方程式」單元進行設計,並利用GeoGebra動態幾何軟體進行教學,以探討113位八年級學生於教學過程中,透過不同表徵多樣性與學習單的使用,不同先備知識學生在概念理解、表徵轉譯、問題解決的學習表現。並挑選24位學生進行教學後晤談,以了解不同表徵多樣性與學習單的使用對於學生解題過程之影響。資料收集與分析主要為表現測驗(前、後測)與半結構式晤談。   研究結果顯示,在學習單與先備知識交互作用下,使用轉譯型學習單的學生在表徵轉譯與問題解決的學習成效上,達到鷹架的目的,其中以高先備知識學生的學習成效最為明顯;對於低先備知識學生,其學習成效則無明顯差異。在表徵多樣性與先備知識交互作用下,雖然對於學生在問題解決的表現有所不同,但未有明顯差異,因此附加表徵似乎未能達到鷹架的目的。對照量化與晤談結果發現,不同學習單對於表徵轉譯與問題解決有不一樣成效,其中轉譯型學習單可能對於理解問題、分析目標、發展計畫等三個階段比較有效果,而表徵多樣性對於問題解決沒有明顯成效。此外,對於學生整體的解題表現,轉譯型學習單則是搭配常用表徵進行教學下較有效果。
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    國二學生在線對稱動態幾何學習環境中學習成效之研究
    (2014) 顏詩穎
    線對稱概念是中學幾何課程中的核心概念,但過往研究仍指出國中學生在學習線對稱仍有學習困難。van Hiele幾何思維發展層次理論提出學生學習幾何產生困難的主要原因是教學教材未能符合學生思維層次。而動態幾何軟體能夠提供動態視覺化的經驗來幫助學生學習幾何概念,因此研究者根據線對稱的課程內容與5E教學模式,設計線對稱概念的動態幾何學習活動,形成線對稱學習的動態幾何環境,來幫助學生學習。並且分析線對稱動態幾何學習對學生在學習成效上的影響,更進一步探討在動態幾何學習環境之下,學生可以自行操作動態幾何軟體對於學生學習的成效影響,以及在動態幾何學習環境之下,無方格圖對於學生學習的成效影響。因此本研究有下列目的:(1)設計線對稱學習的動態幾何環境,及其配合的教學活動;(2)分析線對稱動態幾何學習環境對學生在學習成效上的影響;(3)探討線對稱動態幾何學習環境下,學生可自行操作動態幾何軟體對學生在學習成效上的影響;(4)探討線對稱動態幾何學習環境下,無方格圖對學生在學習成效上的影響。 本研究結果顯示(1)本研究設計線對稱之動態幾何學習環境,可以提供中學實務教學使用;(2)在線對稱動態幾何教學環境之教學實驗中,實驗組與對照組的結果顯示無論是動態幾何教學環境或靜態媒體環境中皆能幫助學生學習,達到層次提升的學習效果,但實驗組與對照組之間未達到顯著差異;(3)在探討線對稱動態幾何學習環境下,學生可否自行操作動態幾何軟體對學生在學習成效實驗中,實驗組與對照組的結果顯示無論有無讓學生自行操作的動態幾何環境皆能幫助學生學習,達到層次提升的學習效果。其中實驗組與對照組在非形式推理層次的學習成效達到顯著差異;(4)在探討線對稱動態幾何學習環境下,無方格圖對學生在學習成效實驗中,實驗組與對照組的結果顯示無論圖形有無方格圖的動態幾何環境皆能幫助學生學習,達到層次提升的學習效果,但實驗組與對照組之間未達到顯著差異。
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    於動態幾何巨集環境下國中生證明概念與技能發展之研究
    (2005) 鄭勝鴻
    本研究目的是在動態幾何環境下,輔助學生構造局部公設系統以增進其證明的技能和發展其證明的概念。據此目的,先選擇台北市信義區某國中一升二年級之兩個班級做為前導性研究的研究樣本,並將其分為實驗組與對照組,全程參與研究的學生共43人,來探討研究學生學習數學證明與在動態幾何環境進行實驗教學所應注意的事項為何?然後接下來再選擇台北市信義區某國中二年級之兩個班級作為主要研究的研究樣本,全程參與研究的學生共50人,來探討在實驗教學後的成效。 研究方法採質與量並重的方式進行,以質的詮釋探究動態幾何環境對於學習證明的影響、學生本身的知識結構與其論證推理的關係和學生運用形式推理的困難因素;以量的詮釋來探究學生在實驗教學的成效。 針對研究目的,本研究之主要的研究結果如下: 1.學生證明類型的發展順序為:特例的操作驗證、實驗歸納驗證錯誤的形式證明、描述型證明、正確的形式證明。 2.在前導性研究發現,不論是在動態幾何環境或是紙筆環境中進行實驗教學,學生的學習成效並沒有顯著差異,以及進行實驗教學應注意:必須增加練習的活動單元、在探討學生證明類型是否提升時,必須考慮題型因素、讓學習者更熟悉動態幾何環境。 3.本實驗教學雖對於學生的證明概念沒有顯著的成效,但是可以幫助部分學生提升證明技能。然而在探討實驗教學的成效時,發現提升學生的證明概念與技能是需要一段很長的時間。 4.本實驗教學中,動態幾何環境的功能有:引導學生發展論證能力、幫助學生將外在監控系統(即利用動態幾何環境中的拉動功能來檢驗其作圖是否正確)內化為內在監控系統(作圖時必須賦予圖形結構),而其中的巨集功能為:提供性質來幫助學生解決問題與做辯證的工作、扮演輔助監控的角色、促進學生的概念結構。 5.論證能力高的學生,其概念結構便具由完整的層次結構,相反地,論證能力低的學生,其概念結構便不具層次結構。 6.學生運用形式證明的困難因素有:有比較喜歡的其他辯證方法來做驗證、知識概念基模尚沒有建立得很完整、證明技巧與數學邏輯的訓練不足、學生雖然能分清楚什麼是已知的性質與未知的性質,但是仍容易把之前所學的操作幾何的性質當作已知事實。 依據研究之結果,在第五章的研究建議部分提出了教學上的建議與未來研究的方向。
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    動態幾何環境下大學生幾何探索之研究
    (台灣數學教育學會、國立臺灣師範大學數學系共同發行, 2014-04-??) 許舜淵; 胡政德; Shun-Yuan Xu; Cheng-Te Hu
    本研究目的在探索動態幾何環境下大學生幾何探索之思考運作模式。透過個案研究來進行探究並以質性分析來詮釋資料。研究結果顯示:(1)當學生觀察動態幾何軟體所產生動態表徵時,通常透過幾何思考後再做適當的拖曳行動;(2)動態表徵其外顯的行為和內在的數學性質會激發個體產生猜測,並在心智中模擬操作數學物件以及分析可能的動態行為來驗證猜測,進而產生宣告;(3)學生會依據模擬操作的複雜程度,再決定是否使用DGS具體操作以驗證幾何思考過程中的想法;(4)學生在動態幾何環境下進行幾何實驗並與幾何思考不斷地交互作用下探索幾何性質。